هل يحتاج الهواء المضغوط في مصانع الرقائق إلى توزيعه على مستويات ضغط مختلفة؟

التصنيف الأساسي لأنظمة الهواء المضغوط في مصانع الرقائق

في عملية تصنيع أشباه الموصلات، يُعدّ الهواء المضغوط مصدرًا لا غنى عنه للطاقة. وتنقسم أنظمة الهواء المضغوط في مصانع الرقائق عادةً وفقًا للاستخدامات ومتطلبات الجودة إلىالهواء النظيف والجاف (CDA)وهواء الأجهزة (IA)فئتان رئيسيتان. تختلف الفئات المختلفة للهواء اختلافًا كبيرًا من حيث الضغط، ونقطة الندى، ومستوى محتوى الزيت، وكذلك التحكم في الجسيمات، مما يستدعي اعتماد استراتيجية تزويد بالهواء وفقًا لضغوط متفاوتة.

لماذا تحتاج مصانع الرقائق إلى توزيع الغاز بضغوط مختلفة؟

• تلبية احتياجات الأجهزة المتنوعة:تضم مصانع الرقائق أجهزةً متعددة، تتراوح بين المعدات المساعدة الكبيرة والصمامات الهوائية الصغيرة، وتختلف ضغوط التشغيل المُحدَّدة لكل منها. إن توحيد إمدادات الهواء بضغط مرتفع قد يؤدي إلى تلف الأجهزة ذات الضغط المنخفض، في حين أن توحيد الضغط المنخفض لا يكفي لتلبية احتياجات الطاقة للأجهزة ذات الضغط العالي.
• تجنب هدر الطاقة:إذا اعتمدت المنشأة بأكملها على مصدر واحد عالي الضغط لتزويد الهواء، فستضطر الأجهزة ذات الضغط المنخفض في الطرف المستهلك إلى خفض الضغط عبر صمامات التخفيض، مما يؤدي إلى إهدار كميات كبيرة من الهواء المضغوط دون جدوى. أما نظام التوزيع بحسب الضغط، فيتيح تحديد الضغط وفقًا للاحتياجات الفعلية لشبكة الأنابيب، ما يقلل بشكل ملحوظ ضغط العادم لمضخات الهواء، وبالتالي يسهم في توفير الطاقة الكهربائية.
• ضمان استقرار الضغط:تتسم عمليات التصنيع الدقيقة بحساسية شديدة لتقلبات ضغط مصدر الهواء. يتيح نظام الإمداد بالهواء الموزّع على عدة مناطق فصل المناطق المختلفة المستهلكة للهواء، مما يمنع حدوث تقلبات في ضغط شبكة الأنابيب على مستوى المصنع بأكمله نتيجة للتغيرات المفاجئة في كمية استهلاك الهواء بإحدى المناطق، وبالتالي يضمن ثبات ضغط هواء الأجهزة القياسية والمعدات التقنية الحيوية.

طرق تحقيق التغذية بالضغط المنخفض وتصميم شبكة الأنابيب

في التصميم الفعلي لأنظمة مصانع توليد الهواء المضغوط، يُنفَّذ توزيع الضغط عبر محطات تخفيض الضغط متعددة المراحل وشبكات الأنابيب الحلقيّة. ويُوجَّه الغاز عالي الضغط الناتج من غرفة ضواغط الهواء أولاً إلىمحطة تخفيض الضغط الرئيسية، وبعد خفض الضغط إلى المستوى المتوسط يتم نقله إلى مختلف مصانع الإنتاج. وفي داخل المصنع أو بالقرب من مجموعات محددة من المعدات، يُقام أيضًامجموعة صمامات تخفيض الضغط الإقليميةأوصمام تخفيض الضغط الطرفي، ضبط الضغط بدقة عند القيمة المحددة المطلوبة للمعدات.

علاوة على ذلك، وبالنسبة لنظام الهواء الصناعي، نظرًا لأنه يتحكم مباشرةً في مختلف صمامات التحكم وأجهزة الإنذار والقفل الأمني ضمن نظام الخدمات المساندة للمصنع، فإنه عادةً ما يعتمد حلقة ضغط فرعية مستقلة، مزودة بصمامات تخفيض ضغط ومرشحات احتياطية، وذلك لضمان توفير مصدر هواء منخفض الضغط مستقر ونظيف حتى في ظل الظروف التشغيلية القصوى.

أهمية تزويد الغاز بالضغط المنخفض على العائد والتكلفة

يُعدّ تصنيع الرقائق صناعة كثيفة الاستخدام لرأس المال والتكنولوجيا بامتياز، إذ إن أدنى تقلبات بيئية قد تؤدي إلى انخفاض معدلات نجاح رقاقات السيليكون. ولا يقتصر فضل التصميم العقلاني لتوزيع الضغط في أنظمة إمداد الغاز على توفير مصدر طاقة مناسب ومستقر للمعدات الدقيقة، مما يحدّ من تعطل المعدات أو انحرافات العمليات الناجمة عن اختلالات ضغط الغاز، بل يسهم أيضاً، من خلال تحسين ضغط شبكة الأنابيب، في خفض استهلاك الطاقة الكلي لنظام الضاغط الهوائي بشكل كبير. لذلك، فإن نظام توزيع الضغط في إمداد الغاز ليس مجرد متطلب تقني فحسب، بل يشكّل أيضاً إجراءً حاسمًا لمصانع الرقائق لتحقيق الإنتاج الخالي من الهدر والتحكم الفعّال في التكاليف.